JP5673486B2 - Fuel cell - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池に関するものである。   The present invention relates to a fuel cell.

燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応によって発電する燃料電池がエネルギ源として注目されている。この燃料電池には、電解質膜として固体高分子膜を用いた固体高分子型燃料電池がある。そして、固体高分子型燃料電池には、膜電極接合体の表面にガス拡散層を接合してなる膜電極ガス拡散層接合体が用いられることが多い。なお、膜電極接合体は、電解質膜の両面に電極層を形成してなる。   A fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction between a fuel gas and an oxidant gas has attracted attention as an energy source. As this fuel cell, there is a solid polymer fuel cell using a solid polymer membrane as an electrolyte membrane. A membrane electrode gas diffusion layer assembly obtained by bonding a gas diffusion layer to the surface of a membrane electrode assembly is often used in a polymer electrolyte fuel cell. The membrane / electrode assembly is formed by forming electrode layers on both surfaces of the electrolyte membrane.

このような燃料電池について、膜電極ガス拡散層接合体において、膜電極接合体の電極層（触媒層）とガス拡散層との密着強度を上げる技術が提案されている。例えば、下記特許文献１に記載された技術では、触媒層とガス拡散層との間の少なくとも一部の非発電部位に、カーボンに対するナフィオン（登録商標）の比率であるＮ／Ｃの値を高くした接着部を設けている。   For such a fuel cell, a technique for increasing the adhesion strength between the electrode layer (catalyst layer) of the membrane electrode assembly and the gas diffusion layer in the membrane electrode gas diffusion layer assembly has been proposed. For example, in the technique described in Patent Document 1 below, the value of N / C, which is the ratio of Nafion (registered trademark) to carbon, is increased in at least a part of the non-power generation portion between the catalyst layer and the gas diffusion layer. The bonded part is provided.

特開２００９−２６６５７８号公報JP 2009-266578 A 特開２０１０−２７２８４号公報JP 2010-27284 A

しかし、上記特許文献１に記載された技術では、接合部がカーボンを含むため、接合部において、触媒層やガス拡散層との密着強度（密着性）を弱めるおそれがあった。そして、触媒層とガス拡散層との密着強度が低い場合、膜電極接合体では、電解質膜の変形（膨潤／収縮（乾燥））に起因して、触媒層にひび割れが生じやすくなり、膜電極接合体の耐久性の低下を招く。   However, in the technique described in Patent Document 1, since the bonding portion contains carbon, the bonding strength (adhesion) with the catalyst layer or the gas diffusion layer may be weakened in the bonding portion. When the adhesion strength between the catalyst layer and the gas diffusion layer is low, in the membrane / electrode assembly, the catalyst layer is likely to crack due to deformation (swelling / shrinkage (drying)) of the electrolyte membrane. This leads to a decrease in durability of the joined body.

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、膜電極ガス拡散層接合体を備える燃料電池において、膜電極接合体の耐久性を向上させることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to improve the durability of a membrane electrode assembly in a fuel cell including the membrane electrode gas diffusion layer assembly.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、例えば、以下の形態として実現可能である。燃料電池であって、電解質膜の両面に電極層を形成してなる膜電極接合体と、該膜電極接合体の表面に接合されたガス拡散層と、を有する膜電極ガス拡散層接合体と、前記膜電極ガス拡散層接合体を挟持し、該膜電極ガス拡散層接合体の表面に発電に供する反応ガスが流れるガス流路を形成するガス流路形成部材と、を備え、前記膜電極ガス拡散層接合体は、前記ガス流路形成部材と向かい合う面内に、第１の領域と、前記ガス流路形成部材によって挟持されたときに作用する押圧力が前記第１の領域よりも低い第２の領域と、を含み、前記第２の領域の少なくとも一部には、前記膜電極接合体と前記ガス拡散層との間に、前記膜電極接合体と前記ガス拡散層とを接合する接合層が設けられ、前記第１の領域には、前記接合層が設けられていない、燃料電池。本発明は、そのほか、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as , for example, the following forms. A membrane electrode assembly comprising a membrane electrode assembly having electrode layers formed on both surfaces of an electrolyte membrane, and a gas diffusion layer bonded to the surface of the membrane electrode assembly; A gas flow path forming member that sandwiches the membrane electrode gas diffusion layer assembly and forms a gas flow path on the surface of the membrane electrode gas diffusion layer assembly through which a reaction gas used for power generation flows. The gas diffusion layer assembly has a first region in a plane facing the gas flow path forming member, and a pressing force acting when sandwiched by the gas flow path forming member is lower than that of the first region. The membrane electrode assembly and the gas diffusion layer are bonded between the membrane electrode assembly and the gas diffusion layer in at least a part of the second region. A bonding layer is provided, and the bonding layer is provided in the first region. There, a fuel cell. In addition, the present invention can be realized as the following forms or application examples.

［適用例１］
燃料電池であって、
電解質膜の両面に電極層を形成してなる膜電極接合体と、該膜電極接合体の表面に接合されたガス拡散層と、を有する膜電極ガス拡散層接合体と、
前記膜電極ガス拡散層接合体を挟持し、該膜電極ガス拡散層接合体の表面に発電に供する反応ガスが流れるガス流路を形成するガス流路形成部材と、
を備え、
前記膜電極ガス拡散層接合体は、前記ガス流路形成部材と向かい合う面内に、
第１の領域と、
前記ガス流路形成部材によって挟持されたときに作用する押圧力が前記第１の領域よりも低い第２の領域と、
を含み、
前記第２の領域の少なくとも一部には、前記膜電極接合体と前記ガス拡散層との間に、前記膜電極接合体と前記ガス拡散層とを接合する接合層が設けられている、
燃料電池。 [Application Example 1]
A fuel cell,
A membrane electrode gas diffusion layer assembly comprising: a membrane electrode assembly formed by forming electrode layers on both surfaces of the electrolyte membrane; and a gas diffusion layer bonded to the surface of the membrane electrode assembly;
A gas flow path forming member that sandwiches the membrane electrode gas diffusion layer assembly and forms a gas flow path through which a reaction gas used for power generation flows on the surface of the membrane electrode gas diffusion layer assembly;
With
The membrane electrode gas diffusion layer assembly is in a plane facing the gas flow path forming member,
A first region;
A second region having a lower pressing force than the first region when applied by the gas flow path forming member;
Including
At least a part of the second region is provided with a bonding layer that bonds the membrane electrode assembly and the gas diffusion layer between the membrane electrode assembly and the gas diffusion layer.
Fuel cell.

膜電極ガス拡散層接合体を備える燃料電池では、膜電極ガス拡散層接合体において、ガス流路形成部材によって挟持されたときに作用する押圧力が比較的高い第１の領域では、電極層とガス拡散層との密着強度は、比較的高くなる。一方、ガス流路形成部材によって挟持されたときに作用する押圧力が第１の領域よりも低い第２の領域では、電極層とガス拡散層との密着強度は、第１の領域における電極層とガス拡散層との密着強度よりも低くなる。   In a fuel cell including a membrane electrode gas diffusion layer assembly, in the first region where the pressing force acting when sandwiched by the gas flow path forming member is relatively high in the membrane electrode gas diffusion layer assembly, The adhesion strength with the gas diffusion layer is relatively high. On the other hand, in the second region where the pressing force acting when sandwiched by the gas flow path forming member is lower than the first region, the adhesion strength between the electrode layer and the gas diffusion layer is the electrode layer in the first region. And lower than the adhesion strength between the gas diffusion layer and the gas diffusion layer.

適用例１の燃料電池では、上記第２の領域の少なくとも一部に接合層を設けることによって、電極層とガス拡散層との密着強度を向上させることができる。なお、上記第１の領域では、接合層を設けなくても、上記押圧力によって、十分に高い密着強度を得ることができる。適用例１の燃料電池によって、膜電極接合体の耐久性を向上させることができる。   In the fuel cell of Application Example 1, the bonding strength between the electrode layer and the gas diffusion layer can be improved by providing the bonding layer in at least a part of the second region. In the first region, a sufficiently high adhesion strength can be obtained by the pressing force without providing a bonding layer. With the fuel cell of Application Example 1, the durability of the membrane electrode assembly can be improved.

適用例１の燃料電池において、接合層は、イオン交換樹脂からなるものとし、接合層には、電極層とガス拡散層との密着強度を低下させる材料（例えば、カーボン粒子等）が含まれないようにすることが好ましい。こうすることによって、接合層に電極層とガス拡散層との密着強度を低下させる材料が含まれる場合よりも、電極層とガス拡散層との密着強度を向上させることができる。なお、適用例１の燃料電池において、接合層は、膜電極接合体のアノード側のみに設けるようしてもよいし、カソード側のみに設けるようにしてもよいし、アノード側とカソード側の双方に設けるようにしてもよい。   In the fuel cell of Application Example 1, the bonding layer is made of an ion exchange resin, and the bonding layer does not include a material (for example, carbon particles) that decreases the adhesion strength between the electrode layer and the gas diffusion layer. It is preferable to do so. By doing so, the adhesion strength between the electrode layer and the gas diffusion layer can be improved as compared with the case where the bonding layer contains a material that decreases the adhesion strength between the electrode layer and the gas diffusion layer. In the fuel cell of Application Example 1, the bonding layer may be provided only on the anode side of the membrane electrode assembly, may be provided only on the cathode side, or both the anode side and the cathode side. You may make it provide in.

［適用例２］
適用例１記載の燃料電池であって、
前記ガス流路形成部材は、前記膜電極ガス拡散層接合体と当接する側の表面に、前記ガス流路を形成する凸部および凹部であって、前記膜電極ガス拡散層接合体と当接する凸部と、前記膜電極ガス拡散層接合体と当接しない凹部と、を備え、
前記接合層は、前記第２の領域において、前記ガス流路形成部材における前記凹部と対向する領域に設けられている、
燃料電池。 [Application Example 2]
A fuel cell according to Application Example 1,
The gas flow path forming member is a convex part and a concave part that form the gas flow path on the surface in contact with the membrane electrode gas diffusion layer assembly, and is in contact with the membrane electrode gas diffusion layer assembly. A convex portion and a concave portion that does not contact the membrane electrode gas diffusion layer assembly,
The bonding layer is provided in a region facing the concave portion in the gas flow path forming member in the second region.
Fuel cell.

適用例２の燃料電池では、上記第２の領域において、ガス流路形成部材における凹部と対向する領域における電極層とガス拡散層との密着強度を向上させることができる。   In the fuel cell of Application Example 2, in the second region, the adhesion strength between the electrode layer and the gas diffusion layer in the region facing the recess in the gas flow path forming member can be improved.

なお、ガス流路形成部材における凹部は、反応ガスが流れる空間を形成する。このため、接合層は、第２の領域において、ガス流路形成部材における凹部と対向する領域の全部ではなく、一部に設けられているようにすることが好ましい。こうすることによって、接合層を設けることによるガス拡散層から電極層への反応ガスの拡散性の低下を抑制することができる。   In addition, the recessed part in a gas flow path formation member forms the space through which reaction gas flows. For this reason, it is preferable that the bonding layer is provided not in the entire region facing the recess in the gas flow path forming member but in a part thereof in the second region. By doing so, it is possible to suppress a decrease in the diffusibility of the reaction gas from the gas diffusion layer to the electrode layer due to the provision of the bonding layer.

［適用例３］
適用例１または２記載の燃料電池であって、
前記接合層は、イオン交換樹脂からなり、
前記第２の領域において、前記膜電極ガス拡散層接合体の外部から内部に燃料ガスが導入される入口領域、および、前記膜電極ガス拡散層接合体の外部から内部に酸化剤ガスが導入される入口領域の少なくとも一方に設けられている、
燃料電池。 [Application Example 3]
A fuel cell according to Application Example 1 or 2,
The bonding layer is made of an ion exchange resin,
In the second region, an inlet region where fuel gas is introduced from the outside to the inside of the membrane electrode gas diffusion layer assembly, and an oxidant gas is introduced from the outside to the inside of the membrane electrode gas diffusion layer assembly. Provided in at least one of the inlet areas,
Fuel cell.

一般に、膜電極接合体（膜電極ガス拡散層接合体）において、燃料ガスの入口領域、および、酸化剤ガスの入口領域では、電解質膜が乾燥しやすい。そして、電解質膜が乾燥すると、プロトン伝導性が低下し、燃料電池の発電性能の低下を招く。一方、上記接合層は、イオン交換樹脂からなるので、比較的高い保水性を有している。したがって、適用例３の燃料電池によって、電解質膜の燃料ガスの入口領域、および、酸化剤ガスの入口領域の少なくとも一方の乾燥を抑制することができる。   In general, in a membrane electrode assembly (membrane electrode gas diffusion layer assembly), the electrolyte membrane tends to dry in the fuel gas inlet region and the oxidant gas inlet region. When the electrolyte membrane is dried, the proton conductivity is lowered, and the power generation performance of the fuel cell is lowered. On the other hand, the bonding layer is made of an ion exchange resin, and therefore has a relatively high water retention. Therefore, the fuel cell of Application Example 3 can suppress drying of at least one of the fuel gas inlet region and the oxidant gas inlet region of the electrolyte membrane.

［適用例４］
適用例１記載の燃料電池であって、
前記膜電極ガス拡散層接合体は、前記ガス拡散層として、
前記膜電極接合体のアノード側の表面に接合されたアノード側ガス拡散層と、
前記膜電極接合体のカソード側の表面に接合されたカソード側ガス拡散層と、
を有しており、
前記アノード側ガス拡散層と前記カソード側ガス拡散層とうちの一方のガス拡散層は、前記膜電極接合体を挟んで他方のガス拡散層と対向する領域であって、前記膜電極接合体の面内において、前記他方のガス拡散層が接合された領域よりも内側の領域に接合されており、
前記接合層は、さらに、前記膜電極接合体の前記一方のガス拡散層が接合される側の表面において、前記一方のガス拡散層の周縁部と前記膜電極接合体との間から前記一方のガス拡散層が接合される領域よりも外側の領域に亘って設けられている、
燃料電池。 [Application Example 4]
A fuel cell according to Application Example 1,
The membrane electrode gas diffusion layer assembly is used as the gas diffusion layer.
An anode-side gas diffusion layer bonded to the anode-side surface of the membrane electrode assembly;
A cathode-side gas diffusion layer bonded to the cathode-side surface of the membrane electrode assembly;
Have
One gas diffusion layer of the anode side gas diffusion layer and the cathode side gas diffusion layer is a region facing the other gas diffusion layer with the membrane electrode assembly interposed therebetween, and the gas diffusion layer of the membrane electrode assembly In the plane, the other gas diffusion layer is bonded to the inner region than the bonded region,
The bonding layer is further provided on the surface of the membrane electrode assembly on the side to which the one gas diffusion layer is bonded, between the peripheral edge of the one gas diffusion layer and the membrane electrode assembly. Provided over the region outside the region where the gas diffusion layer is joined,
Fuel cell.

適用例４の燃料電池によって、膜電極接合体からの上記一方のガス拡散層、すなわち、上記他方のガス拡散層が接合された領域よりも内側の領域に接合されたガス拡散層の周縁部の剥離を抑制することができる。なお、適用例４の燃料電池において、膜電極接合体において上記一方のガス拡散層が接合される領域よりも外側の領域であって、接合層が設けられる領域には、電解質膜上に電極層が形成されていなくてもよい。   By the fuel cell of Application Example 4, the peripheral portion of the gas diffusion layer bonded to the one gas diffusion layer from the membrane electrode assembly, that is, the region inside the region where the other gas diffusion layer is bonded is used. Peeling can be suppressed. In the fuel cell of Application Example 4, in the membrane electrode assembly, the region outside the region where the one gas diffusion layer is bonded, and in the region where the bonding layer is provided is an electrode layer on the electrolyte membrane. May not be formed.

［適用例５］
適用例１ないし４のいずれかに記載の燃料電池であって、
前記ガス拡散層は、前記膜電極接合体と接合される側の面に、撥水層を備える、
燃料電池。 [Application Example 5]
The fuel cell according to any one of Application Examples 1 to 4,
The gas diffusion layer includes a water-repellent layer on a surface to be bonded to the membrane electrode assembly.
Fuel cell.

適用例５の燃料電池によって、膜電極接合体からの排水性を向上させ、フラッディングを抑制することができる。   With the fuel cell of Application Example 5, drainage from the membrane electrode assembly can be improved and flooding can be suppressed.

本発明は、上述した種々の特徴を必ずしも全て備えている必要はなく、その一部を省略したり、適宜、組み合わせたりして構成することができる。また、本発明は、上述の燃料電池としての構成の他、燃料電池の製造方法、膜電極ガス拡散層接合体の製造方法の発明として構成することもできる。   The present invention does not necessarily have all the various features described above, and may be configured by omitting some of them or combining them appropriately. Moreover, the present invention can be configured as an invention of a fuel cell manufacturing method and a membrane electrode gas diffusion layer assembly manufacturing method in addition to the above-described configuration of the fuel cell.

本発明の一実施例としての燃料電池の概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of the fuel cell as one Example of this invention. 本発明の一実施例としての燃料電池の概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of the fuel cell as one Example of this invention. アノード側セパレータプレート１５の構成を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a configuration of an anode separator plate 15. カソード側セパレータプレート１６の構成を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a configuration of a cathode side separator plate 16. 樹脂フレーム１３の概略構成を示す説明図である。3 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a resin frame 13. FIG. 樹脂フレーム１４の概略構成を示す説明図である。3 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a resin frame 14. FIG. 膜電極ガス拡散層接合体１２の断面構造を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory view showing a cross-sectional structure of a membrane electrode gas diffusion layer assembly 12. 膜電極ガス拡散層接合体１２の製造工程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing process of the membrane electrode gas diffusion layer assembly 12. FIG.

以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき説明する。
Ａ．実施例：
図１，２は、本発明の一実施例としての燃料電池の概略構成を示す説明図である。本実施例の燃料電池は、複数の単セル１０を積層したスタック構造を有している。図１に、単セル１０の分解斜視図を示した。また、図２に、燃料電池の断面模式図を示した。図示するように、単セル１０は、膜電極ガス拡散層接合体１２と、膜電極ガス拡散層接合体１２の周縁部を挟持して支持する一対の樹脂フレーム１３，１４と、膜電極ガス拡散層接合体１２を挟持する一対のセパレータプレート（アノード側セパレータプレート１５、および、カソード側セパレータプレート１６）と、を備えている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on examples.
A. Example:
1 and 2 are explanatory views showing a schematic configuration of a fuel cell as one embodiment of the present invention. The fuel cell of the present embodiment has a stack structure in which a plurality of single cells 10 are stacked. FIG. 1 is an exploded perspective view of the single cell 10. FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of the fuel cell. As shown in the figure, a single cell 10 includes a membrane electrode gas diffusion layer assembly 12, a pair of resin frames 13 and 14 that support the membrane electrode gas diffusion layer assembly 12 with a peripheral edge interposed therebetween, and a membrane electrode gas diffusion. A pair of separator plates (an anode side separator plate 15 and a cathode side separator plate 16) that sandwich the layer assembly 12;

膜電極ガス拡散層接合体１２は、後から示すように（図７参照）、電解質膜の両面に電極層を形成してなる膜電極接合体と、膜電極接合体の表面に接合されたガス拡散層と、を備えている。本実施例の燃料電池は、固体高分子型燃料電池であり、電解質膜は、固体高分子材料、例えば、フッ素系樹脂により形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜によって構成されている。電極層（アノード、および、カソード）は、触媒として、例えば、白金あるいは白金合金を備えており、これらの触媒を、導電性を有する担体上に担持させることによって形成されている。具体的には、電極層は、上記触媒を担持したカーボン粒子と、電解質膜を構成する高分子電解質と同じ種類の電解質と、を含有する触媒ペーストを作製し、この触媒ペーストを電解質膜上に塗布することにより形成されている。ガス拡散層は、例えば、カーボンペーパなどの導電性を有する多孔質体によって構成されている。   As will be shown later (see FIG. 7), the membrane electrode gas diffusion layer assembly 12 includes a membrane electrode assembly in which electrode layers are formed on both surfaces of an electrolyte membrane, and a gas bonded to the surface of the membrane electrode assembly. A diffusion layer. The fuel cell of this example is a solid polymer type fuel cell, and the electrolyte membrane is constituted by a proton conductive ion exchange membrane formed of a solid polymer material, for example, a fluororesin. The electrode layer (anode and cathode) includes, for example, platinum or a platinum alloy as a catalyst, and is formed by supporting these catalysts on a conductive carrier. Specifically, the electrode layer is prepared by preparing a catalyst paste containing carbon particles supporting the catalyst and an electrolyte of the same type as the polymer electrolyte constituting the electrolyte membrane, and placing the catalyst paste on the electrolyte membrane. It is formed by coating. The gas diffusion layer is made of, for example, a conductive porous material such as carbon paper.

なお、本実施例の燃料電池では、膜電極ガス拡散層接合体１２の構成が、面内の領域ごとに異なっている（図２に示した領域Ａ，Ｂ，Ｃ）。この膜電極ガス拡散層接合体１２については、後から詳しく説明する。   In the fuel cell of this example, the configuration of the membrane electrode gas diffusion layer assembly 12 is different for each in-plane region (regions A, B, and C shown in FIG. 2). The membrane electrode gas diffusion layer assembly 12 will be described in detail later.

樹脂フレーム１３は、膜電極ガス拡散層接合体１２とアノード側セパレータプレート１５との間に配置されて、膜電極ガス拡散層接合体１２とアノード側セパレータプレート１５との間に形成されるガス流路（水素流路）におけるガスシール性を確保する。また、樹脂フレーム１４は、膜電極ガス拡散層接合体１２とカソード側セパレータプレート１６との間に配置されて、膜電極ガス拡散層接合体１２とカソード側セパレータプレート１６との間に形成されるガス流路（空気流路）におけるガスシール性を確保する。   The resin frame 13 is disposed between the membrane electrode gas diffusion layer assembly 12 and the anode side separator plate 15, and a gas flow formed between the membrane electrode gas diffusion layer assembly 12 and the anode side separator plate 15. Ensure gas sealing performance in the channel (hydrogen channel). The resin frame 14 is disposed between the membrane electrode gas diffusion layer assembly 12 and the cathode side separator plate 16, and is formed between the membrane electrode gas diffusion layer assembly 12 and the cathode side separator plate 16. The gas sealing property in the gas channel (air channel) is ensured.

アノード側セパレータプレート１５は、膜電極ガス拡散層接合体１２との間に、燃料ガスとしての水素が流れるガス流路（水素流路）を形成するガス流路形成部材である。アノード側セパレータプレート１５の表面には、ガス流路を形成するための凹凸形状（凹部および凸部）が形成されている。また、カソード側セパレータプレート１６は、膜電極ガス拡散層接合体１２との間に、酸化剤ガスとしての空気（酸素）が流れるガス流路（空気流路）を形成するガス流路形成部材である。カソード側セパレータプレート１６の表面には、ガス流路を形成するための凹凸形状（凹部および凸部）が形成されている。   The anode-side separator plate 15 is a gas flow path forming member that forms a gas flow path (hydrogen flow path) through which hydrogen as a fuel gas flows between the anode electrode separator plate 15 and the membrane electrode gas diffusion layer assembly 12. On the surface of the anode side separator plate 15, an uneven shape (concave portion and convex portion) for forming a gas flow path is formed. The cathode side separator plate 16 is a gas flow path forming member that forms a gas flow path (air flow path) through which air (oxygen) as an oxidant gas flows between the cathode electrode separator plate 16 and the membrane electrode gas diffusion layer assembly 12. is there. On the surface of the cathode side separator plate 16, a concavo-convex shape (concave and convex) for forming a gas flow path is formed.

本実施例のアノード側セパレータプレート１５、および、カソード側セパレータプレート１６は、略四角形の金属製薄板部材であり、プレス成形によって上記凹凸形状が形成されるとともに、所定の位置に穴部２２〜２７が設けられている。このように、金属製薄板をプレス成形することによって凹凸形状が形成されているアノード側セパレータプレート１５、および、カソード側セパレータプレート１６では、一方の面に形成された凹凸部と、他方の面に形成された凹凸部とは、互いに裏返し形状となっている。なお、裏返し形状とは、一方の面に形成された凸部の形状が、他方の面に形成された凹部の形状に対応し、一方の面に形成された凹部の形状が、他方の面に形成された凸部の形状に対応する関係が、両面間で成立する形状を指す。すなわち、アノード側セパレータプレート１５、および、カソード側セパレータプレート１６が有する凹凸形状は、表裏で凹凸が反転する形状となっている。このような凹凸形状によって、アノード側セパレータプレート１５と膜電極ガス拡散層接合体１２との間には、水素流路が形成される。図２では、水素流路となる空間に、「Ｈ2」と記している。また、カソード側セパレータプレート１６と膜電極ガス拡散層接合体１２との間には、空気流路が形成される。図２では、空気流路となる空間に、「Ｏ2」と記している。なお、隣接する単セル１０間では、一方の単セル１０が備えるアノード側セパレータプレート１５の上記凹凸形状と、他方の単セル１０が備えるカソード側セパレータプレート１６の上記凹凸形状とによって、冷媒が流れる冷媒流路が形成される。図２では、冷媒流路となる空間に、「冷媒」と記している。 The anode-side separator plate 15 and the cathode-side separator plate 16 of the present embodiment are substantially rectangular metal thin plate members, and the concave and convex shapes are formed by press molding, and the holes 22 to 27 are formed at predetermined positions. Is provided. As described above, in the anode-side separator plate 15 and the cathode-side separator plate 16 in which the concavo-convex shape is formed by press-molding a metal thin plate, the concavo-convex portion formed on one surface and the other surface The formed concavo-convex portions are in an inverted shape. Note that the inside-out shape means that the shape of the convex portion formed on one surface corresponds to the shape of the concave portion formed on the other surface, and the shape of the concave portion formed on one surface is on the other surface. The relationship corresponding to the shape of the formed convex portion refers to a shape that is established between both surfaces. That is, the concavo-convex shape of the anode-side separator plate 15 and the cathode-side separator plate 16 is a shape in which the concavo-convex is reversed between the front and back sides. With such an uneven shape, a hydrogen flow path is formed between the anode-side separator plate 15 and the membrane electrode gas diffusion layer assembly 12. In FIG. 2, “H 2 ” is written in the space that becomes the hydrogen flow path. In addition, an air flow path is formed between the cathode-side separator plate 16 and the membrane electrode gas diffusion layer assembly 12. In FIG. 2, “O 2 ” is written in the space that becomes the air flow path. Note that between adjacent unit cells 10, the refrigerant flows due to the uneven shape of the anode-side separator plate 15 included in one single cell 10 and the uneven shape of the cathode-side separator plate 16 included in the other single cell 10. A refrigerant flow path is formed. In FIG. 2, “refrigerant” is described in the space serving as the refrigerant flow path.

図３は、アノード側セパレータプレート１５の構成を示す説明図である。図３（Ａ）に、ガス流路面側から見た平面図を示した。また、図３（Ｂ）に、冷媒流路面側から見た平面図を示した。なお、図３では、燃料電池を設置した際の水平方向に対応する方向を矢印Ａで示し、鉛直方向に対応する方向を矢印Ｂで示している。   FIG. 3 is an explanatory view showing the configuration of the anode separator plate 15. FIG. 3A shows a plan view seen from the gas flow path surface side. Moreover, the top view seen from the refrigerant | coolant flow path surface side was shown in FIG.3 (B). In FIG. 3, the direction corresponding to the horizontal direction when the fuel cell is installed is indicated by an arrow A, and the direction corresponding to the vertical direction is indicated by an arrow B.

アノード側セパレータプレート１５は、その外周部に、６つの穴部２２〜２７を備えている。具体的には、アノード側セパレータプレート１５には、図３（Ａ）に示した鉛直方向の辺２０に沿って、鉛直方向上方から順に、穴部２２，２３，２４が形成されている。また、アノード側セパレータプレート１５には、辺２０に対向する辺２１に沿って、鉛直方向上方から順に、穴部２５，２６，２７が形成されている。これらの穴部２２〜２７は、後述するように、カソード側セパレータプレート１６、および、樹脂フレーム１３，１４にも同様に形成されている。そして、アノード側セパレータプレート１５、カソード側セパレータプレート１６、および、樹脂フレーム１３，１４が積層されて燃料電池が組み立てられたときには、対応する穴部同士が積層方向に重なり合って、燃料電池内部を積層方向に貫通する流体流路を形成する。   The anode separator plate 15 includes six holes 22 to 27 on the outer periphery thereof. Specifically, holes 22, 23, and 24 are formed in the anode-side separator plate 15 in order from the top in the vertical direction along the side 20 in the vertical direction shown in FIG. In addition, holes 25, 26, and 27 are formed in the anode-side separator plate 15 in order from the top in the vertical direction along the side 21 that faces the side 20. These holes 22 to 27 are formed in the cathode side separator plate 16 and the resin frames 13 and 14 in the same manner as described later. When the fuel cell is assembled by laminating the anode side separator plate 15, the cathode side separator plate 16, and the resin frames 13 and 14, the corresponding holes overlap each other in the laminating direction, and the inside of the fuel cell is laminated. A fluid flow path penetrating in the direction is formed.

すなわち、穴部２２は、燃料電池の外部から供給されて各単セル１０のアノードに分配される水素が流れる水素供給マニホールドを形成し（図３〜５において、Ｈ2ｉｎと表す）、穴部２７は、各単セル１０のアノードから排出されたアノードオフガスを燃料電池の外部に導くアノードオフガス排出マニホールドを形成する（図３〜５において、Ｈ2ｏｕｔと表す）。また、穴部２６は、燃料電池の外部から供給されて各単セル１０に分配される空気が流れる空気供給マニホールドを形成し（図３〜５において、Ｏ2ｉｎと表す）、穴部２３は、各単セル１０のカソードから排出されたカソードオフガスを燃料電池の外部に導くカソードオフガス排出マニホールドを形成する（図３〜５において、Ｏ2ｏｕｔと表す）。また、穴部２４は、燃料電池の外部から供給されて各単セル１０間の冷媒流路に分配される冷媒が流れる冷媒供給マニホールドを形成し（図３〜５において、Ｒｅｆｉｎと表す）、穴部２５は、各単セル１０間の冷媒流路を通過した冷媒を燃料電池の外部に導く冷媒排出マニホールドを形成する（図３〜５において、Ｒｅｆｏｕｔと表す）。 That is, the hole 22 forms a hydrogen supply manifold through which hydrogen supplied from the outside of the fuel cell and distributed to the anode of each single cell 10 flows (denoted as H 2 in in FIGS. 3 to 5). 27 forms an anode off-gas discharge manifold that guides the anode off-gas discharged from the anode of each single cell 10 to the outside of the fuel cell (denoted as H 2 out in FIGS. 3 to 5). Further, the hole portion 26 forms an air supply manifold through which air supplied from the outside of the fuel cell and distributed to each single cell 10 flows (represented as O 2 in in FIGS. 3 to 5). Then, a cathode offgas discharge manifold is formed to guide the cathode offgas discharged from the cathode of each unit cell 10 to the outside of the fuel cell (indicated as O 2 out in FIGS. 3 to 5). The hole 24 forms a refrigerant supply manifold through which the refrigerant supplied from the outside of the fuel cell and distributed to the refrigerant flow path between the single cells 10 flows (represented as Refin in FIGS. 3 to 5). The unit 25 forms a refrigerant discharge manifold that guides the refrigerant that has passed through the refrigerant flow path between the single cells 10 to the outside of the fuel cell (denoted as Refout in FIGS. 3 to 5).

また、アノード側セパレータプレート１５のガス流路面には、膜電極ガス拡散層接合体１２の表面とともにガス流路の内壁面を形成する第１の凹凸部が形成されている。第１の凹凸部が形成されて、表面上に水素が流れる略四角形の領域を、以下、発電領域３０と呼ぶ。図３（Ａ）では、発電領域３０を破線で囲んで示した。本実施例では、第１の凹凸部は、略四角形状に形成されており、凸部として、２つの分割線状凸部４０と、多数の分割領域内線状凸部４１と、多数の突起部４２と、を備えている。   In addition, a first concavo-convex portion that forms the inner wall surface of the gas flow channel together with the surface of the membrane electrode gas diffusion layer assembly 12 is formed on the gas flow channel surface of the anode separator plate 15. Hereinafter, the substantially rectangular area where the first uneven portion is formed and hydrogen flows on the surface is referred to as a power generation area 30. In FIG. 3A, the power generation region 30 is surrounded by a broken line. In the present embodiment, the first concavo-convex portion is formed in a substantially quadrangular shape, and as the convex portion, two divided linear convex portions 40, a large number of divided region linear convex portions 41, and a large number of protruding portions. 42.

分割線状凸部４０は、発電領域３０内を略水平方向に伸長している線状の凸部である。一方の分割線状凸部４０は、発電領域３０の外周における辺２０の近傍の辺に達する一端と、辺２０に対向する辺２１の近傍の辺から離間した他端と、を有する。また、他方の分割線状凸部４０は、発電領域３０の外周における辺２１の近傍の辺に達する一端と、辺２１に対向する辺２０の近傍の辺から離間した他端と、を有する。   The dividing linear convex portion 40 is a linear convex portion that extends in the power generation region 30 in a substantially horizontal direction. One dividing linear convex portion 40 has one end reaching the side near the side 20 on the outer periphery of the power generation region 30 and the other end spaced from the side near the side 21 facing the side 20. Further, the other dividing linear convex portion 40 has one end reaching the side near the side 21 on the outer periphery of the power generation region 30 and the other end spaced from the side near the side 20 facing the side 21.

分割領域内線状凸部４１は、略水平方向に形成され、その両端が発電領域３０の外周から離間した線状凸部であって、複数（本実施例では５つ）の分割領域内線状凸部４１がまとまって、分割線状凸部４０間、あるいは、分割線状凸部４０と発電領域３０の外周との間に配置されている。分割線状凸部４０によって区画され、分割領域内線状凸部４１がまとまって配置される領域を、以下、分割領域３２と呼ぶ。本実施例では、２つの分割線状凸部４０によって、３つの分割領域３２が形成されている。分割領域３２を、図３（Ａ）において、一点鎖線で囲んで示した。   The divisional region linear protrusions 41 are formed in a substantially horizontal direction, and both ends thereof are linear projections separated from the outer periphery of the power generation region 30, and a plurality of (in this embodiment, five) linear projections within the divisional region. The portions 41 are gathered and arranged between the dividing line-shaped protrusions 40 or between the dividing line-shaped protrusions 40 and the outer periphery of the power generation region 30. Hereinafter, a region that is partitioned by the dividing linear protrusions 40 and in which the dividing protrusions 41 are collectively arranged is referred to as a dividing region 32. In the present embodiment, three divided regions 32 are formed by the two divided linear protrusions 40. The divided region 32 is shown surrounded by a one-dot chain line in FIG.

突起部４２は、上記分割領域３２の外側に配置されて、分割領域３２に流入あるいは分割領域３２から流出するガスが流れる領域に、規則的に、すなわち、規則性を有する間隔で配置されている。突起部４２が設けられたこのような領域としては、流出入領域３３、および、接続領域３４がある。流出入領域３３は、穴部２２の近傍、および、穴部２７の近傍において、分割領域３２の端部と、発電領域３０の外周と、分割線状凸部４０の一部分によって囲まれる領域である。接続領域３４は、分割線状凸部４０の上記他端と発電領域３０の外周との間の離間部を含む領域であって、隣り合う２つの分割領域３２の端部と、発電領域３０の外周と、分割線状凸部４０の一部分とによって囲まれる領域である。これら流出入領域３３および接続領域３４を、図３（Ａ）において、二点鎖線で囲んで示した。なお、流出入領域３３、および、接続領域３４には、上記規則性を有する間隔で配置された突起部４２間において、同じく規則性を有する間隔で配置された多数の凹部４３が形成されている。具体的には、突起部４２と凹部４３とは、分割線状凸部４０に平行な方向および垂直な方向に等間隔に交互に形成されている。   The protrusions 42 are arranged outside the divided area 32 and are arranged regularly, that is, at regular intervals in the area where the gas flowing into or out of the divided area 32 flows. . Examples of such areas where the protrusions 42 are provided include an inflow / outflow area 33 and a connection area 34. The inflow / outflow region 33 is a region surrounded by the end portion of the divided region 32, the outer periphery of the power generation region 30, and a part of the divided linear convex portion 40 in the vicinity of the hole portion 22 and in the vicinity of the hole portion 27. . The connection region 34 is a region including a separation portion between the other end of the dividing line-shaped convex portion 40 and the outer periphery of the power generation region 30, and includes an end portion of two adjacent divided regions 32 and the power generation region 30. This is a region surrounded by the outer periphery and a part of the dividing linear convex portion 40. These inflow / outflow region 33 and connection region 34 are shown surrounded by a two-dot chain line in FIG. In the inflow / outflow region 33 and the connection region 34, a large number of concave portions 43 are also arranged at regular intervals between the protrusions 42 arranged at regular intervals. . Specifically, the protrusions 42 and the recesses 43 are alternately formed at equal intervals in a direction parallel to the dividing linear protrusion 40 and in a direction perpendicular thereto.

本実施例では、発電領域３０の外周における辺２０近傍の辺に達する上記一端を有する分割線状凸部４０と、辺２１近傍の辺に達する上記一端を有する分割線状凸部４０とが１つずつ設けられており、各々の分割線状凸部４０における上記他端の近傍には、上記接続領域３４が形成されている。これにより、本実施例では、３つの分割領域３２が、接続領域３４を介して、全体として直列に接続されている。   In the present embodiment, the dividing line-shaped convex portion 40 having the one end reaching the side near the side 20 on the outer periphery of the power generation region 30 and the dividing line-shaped convex portion 40 having the one end reaching the side near the side 21 are one. The connection region 34 is formed in the vicinity of the other end of each dividing linear protrusion 40. As a result, in the present embodiment, the three divided regions 32 are connected in series as a whole via the connection region 34.

アノード側セパレータプレート１５の冷媒流路面には、発電領域３０の裏面領域（以下の説明では、裏面領域も発電領域３０と呼ぶ）において、対向するカソード側セパレータプレート１６の表面とともに冷媒流路の内壁面を形成する第２の凹凸部が形成されている。第２の凹凸部は、凸部として、多数の冷媒流線状凸部４５と、多数の突起部４６と、を備えている（図３（Ｂ）参照）。   In the refrigerant channel surface of the anode separator plate 15, the inner surface of the refrigerant channel together with the surface of the opposing cathode side separator plate 16 in the rear surface region of the power generation region 30 (in the following description, the rear region is also referred to as the power generation region 30). The 2nd uneven part which forms a wall surface is formed. The 2nd uneven part is provided with many refrigerant stream line-like convex parts 45 and many projection parts 46 as a convex part (refer to Drawing 3 (B)).

冷媒流線状凸部４５は、水平方向に設けられた線状凸部であって、その両端が、発電領域３０の外周から離間している線状凸部である。この冷媒流線状凸部４５は、ガス流路面における分割領域内線状凸部４１間、あるいは、分割領域内線状凸部４１と分割線状凸部４０との間に形成される凹部の裏返し形状として形成されている。突起部４６は、ガス流路面における流出入領域３３および接続領域３４の裏面において、ガス流路面に形成された既述した凹部４３の裏返し形状として形成されている。なお、冷媒流路面には、ガス流路面に形成された突起部４２の裏返し形状として、凹部４８が形成されている。   The refrigerant flow line convex part 45 is a linear convex part provided in the horizontal direction, and both ends thereof are linear convex parts that are separated from the outer periphery of the power generation region 30. The refrigerant flow line-shaped convex portion 45 is a reverse shape of the concave portion formed between the linear convex portions 41 in the divided regions or between the linear convex portions 41 in the divided regions and the divided linear convex portions 40 on the gas flow path surface. It is formed as. The protrusion 46 is formed as an inverted shape of the concave portion 43 described above formed on the gas flow path surface on the back surface of the inflow / outflow region 33 and the connection region 34 on the gas flow path surface. In addition, the recessed part 48 is formed in the refrigerant | coolant flow path surface as the reverse shape of the projection part 42 formed in the gas flow path surface.

図４は、カソード側セパレータプレート１６の構成を示す説明図である。図４（Ａ）に、ガス流路面側から見た平面図を示した。また、図４（Ｂ）に、冷媒流路面側から見た平面図を示した。カソード側セパレータプレート１６は、アノード側セパレータプレート１５と略同一の外形形状を有する金属製薄板部材である。そして、カソード側セパレータプレート１６には、アノード側セパレータプレート１５と同様に、プレス成形によって表面に凹凸形状が形成されるとともに、穴部２２〜２７が設けられている。   FIG. 4 is an explanatory view showing the configuration of the cathode-side separator plate 16. FIG. 4A shows a plan view seen from the gas flow path surface side. Moreover, the top view seen from the refrigerant | coolant flow path surface side was shown to FIG. 4 (B). The cathode side separator plate 16 is a metal thin plate member having substantially the same outer shape as the anode side separator plate 15. The cathode-side separator plate 16 is formed with a concave-convex shape on the surface by press molding, as with the anode-side separator plate 15, and is provided with holes 22 to 27.

カソード側セパレータプレート１６のガス流路面には、膜電極ガス拡散層接合体１２の表面とともにガス流路の内壁面を形成する第１の凹凸部が形成されている。第１の凹凸部が形成されて、表面上に空気が流れる略四角形の領域を、以下、発電領域３０と呼ぶ。図４（Ａ）では、発電領域３０を破線で囲んで示した。第１の凹凸部は、凸部として、２つの分割線状凸部６０と、多数の分割領域内線状凸部６１と、多数の突起部６２と、を備えている。   On the gas flow path surface of the cathode-side separator plate 16, a first concavo-convex portion that forms the inner wall surface of the gas flow path together with the surface of the membrane electrode gas diffusion layer assembly 12 is formed. Hereinafter, the substantially rectangular area where the first uneven portion is formed and air flows on the surface is referred to as a power generation area 30. In FIG. 4A, the power generation region 30 is surrounded by a broken line. The first concavo-convex portion includes, as convex portions, two divided linear convex portions 60, a large number of in-divided region linear convex portions 61, and a large number of protruding portions 62.

分割領域内線状凸部６１は、アノード側セパレータプレート１５のガス流路面に形成された分割領域内線状凸部４１と同様に、略水平方向に形成され、その両端が発電領域３０の外周から離間した線状凸部である。これらの分割領域内線状凸部６１は、複数（本実施例では５つ）がまとまって分割線状凸部６０と発電領域３０の外周との間に配置され、分割領域３２を形成する。また、分割線状凸部６０は、アノード側セパレータプレート１５のガス流路面に形成された分割線状凸部４０と同様に、発電領域３０の外周上に達する一端と、発電領域３０の外周から離間した他端と、を有している。この分割線状凸部６０は、上記分割領域３２の間に設けられ、分割領域内線状凸部６１と同様の長さであって発電領域３０内を略水平方向に伸長する水平部と、水平方向に対して傾斜して設けられて発電領域３０の外周に達する傾斜部とを備えている。本実施例では、２つの分割線状凸部６０によって、３つの分割領域３２が形成されている。   Similar to the divisional region linear protrusion 41 formed on the gas flow path surface of the anode-side separator plate 15, the divisional region linear projection 61 is formed in a substantially horizontal direction, and both ends thereof are separated from the outer periphery of the power generation region 30. It is a linear convex part. A plurality (five in the present embodiment) of the linear protrusions 61 in the divided area are arranged between the divided linear protrusions 60 and the outer periphery of the power generation area 30 to form the divided area 32. In addition, the dividing line-shaped convex portion 60 is formed from one end reaching the outer periphery of the power generation region 30 and the outer periphery of the power generation region 30, similarly to the dividing line-shaped protrusion 40 formed on the gas flow path surface of the anode separator plate 15. And the other end spaced apart. The divided linear protrusions 60 are provided between the divided areas 32, have the same length as the linear protrusions 61 in the divided areas, and extend horizontally in the power generation area 30. And an inclined portion that is inclined with respect to the direction and reaches the outer periphery of the power generation region 30. In the present embodiment, three divided regions 32 are formed by two divided linear protrusions 60.

また、突起部６２は、上記分割領域３２の外側に配置されて、分割領域３２に流入あるいは分割領域３２から流出するガスが流れる領域、すなわち、流出入領域３３および接続領域３４に、規則的に配置されている。流出入領域３３は、穴部２５，２６の近傍、および、穴部２３，２４の近傍において、分割領域３２の端部と、発電領域３０の外周と、分割線状凸部６０の上記傾斜部によって囲まれる領域である。接続領域３４は、分割線状凸部４０の上記他端と発電領域３０の外周との間の離間部を含む領域であって、隣り合う２つの分割領域３２の端部と、発電領域３０の外周と、分割線状凸部４０の上記傾斜部とによって囲まれる領域である。これら流出入領域３３および接続領域３４を、図４（Ａ）において、二点鎖線で囲んで示した。なお、流出入領域３３および接続領域３４には、上記規則的に配置された突起部６２間において、同じく規則的に配置された多数の凹部６３が形成されている。カソード側セパレータプレート１６では、このように、２つの分割線状凸部６０が形成されることで、２つの接続領域３４を介して３つの分割領域３２が直列に接続されている。   Further, the protrusions 62 are arranged outside the divided region 32 and regularly enter the region where the gas flowing into or out of the divided region 32 flows, that is, the inflow region 33 and the connection region 34. Has been placed. The inflow / outflow region 33 is in the vicinity of the hole portions 25 and 26 and in the vicinity of the hole portions 23 and 24, the end of the divided region 32, the outer periphery of the power generation region 30, and the inclined portion of the divided linear convex portion 60. It is an area surrounded by. The connection region 34 is a region including a separation portion between the other end of the dividing line-shaped convex portion 40 and the outer periphery of the power generation region 30, and includes an end portion of two adjacent divided regions 32 and the power generation region 30. This is a region surrounded by the outer periphery and the inclined portion of the dividing linear convex portion 40. These inflow / outflow region 33 and connection region 34 are shown surrounded by a two-dot chain line in FIG. In addition, in the inflow / outflow region 33 and the connection region 34, a large number of concave portions 63 that are also regularly arranged are formed between the regularly arranged protrusions 62. In the cathode-side separator plate 16, the three divided regions 32 are connected in series via the two connection regions 34 by forming the two divided linear protrusions 60 in this way.

カソード側セパレータプレート１６の冷媒流路面には、発電領域３０において、対向するアノード側セパレータプレート１５の表面とともに冷媒流路の内壁面を形成する第２の凹凸部が形成されている。第２の凹凸部は、凸部として、多数の冷媒流線状凸部６５と、多数の突起部６６と、を備えている。   On the refrigerant flow path surface of the cathode side separator plate 16, a second concavo-convex portion that forms the inner wall surface of the refrigerant flow path together with the surface of the opposing anode side separator plate 15 is formed in the power generation region 30. The 2nd uneven part is provided with many refrigerant stream line-like convex parts 65 and many projection parts 66 as a convex part.

冷媒流線状凸部６５は、アノード側セパレータプレート１５に形成された冷媒流線状凸部４５と同様に、略水平方向に設けられるとともに、その両端が発電領域３０の外周から離間している線状凸部である。この冷媒流線状凸部６５は、ガス流路面における分割領域内線状凸部６１間、あるいは、分割領域内線状凸部６１と分割線状凸部６０との間に形成される凹部の裏返し形状として形成されている。突起部６６は、ガス流路面に形成された既述した凹部６３の裏返し形状として形成されている。なお、冷媒流路面には、ガス流路面に形成された突起部６２の裏返し形状として、凹部６８が形成されている。   The refrigerant stream line convex portion 65 is provided in a substantially horizontal direction and the both ends thereof are separated from the outer periphery of the power generation region 30, similarly to the refrigerant stream line convex portion 45 formed on the anode side separator plate 15. It is a linear convex part. The refrigerant flow line-shaped convex portion 65 has an inverted shape of the concave portion formed between the linear convex portions 61 in the divided regions or between the linear convex portions 61 in the divided regions and the divided linear convex portions 60 on the gas flow path surface. It is formed as. The protrusion 66 is formed as an inverted shape of the above-described recess 63 formed on the gas flow path surface. In addition, the recessed part 68 is formed in the refrigerant | coolant flow path surface as the reverse shape of the projection part 62 formed in the gas flow path surface.

図５は、樹脂フレーム１３の概略構成を示す説明図である。図５では、アノード側セパレータプレート１５のガス流路面と接する側から見た平面図を示した。樹脂フレーム１３には、中央部に、穴部５０が形成されている。穴部５０は、略四角形状であって、膜電極ガス拡散層接合体１２よりも若干小さく形成されている。また、樹脂フレーム１３では、穴部２２と穴部５０とを連通させる凹部５１と、穴部２７と穴部５０とを連通させる凹部５２とが形成されている。凹部５１は、アノード側セパレータプレート１５との間で、穴部２２により形成される水素供給マニホールドと、単セル１０内のガス流路（水素流路）とを接続する流路を形成する。また、凹部５２は、アノード側セパレータプレート１５との間で、穴部２７により構成されるアノードオフガス排出マニホールドと、単セル１０内のガス流路（水素流路）とを接続する流路を形成する。   FIG. 5 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the resin frame 13. 5, the top view seen from the side which contact | connects the gas flow-path surface of the anode side separator plate 15 was shown. The resin frame 13 has a hole 50 formed at the center. The hole 50 has a substantially rectangular shape and is formed slightly smaller than the membrane electrode gas diffusion layer assembly 12. Further, in the resin frame 13, a recess 51 that allows the hole 22 and the hole 50 to communicate with each other and a recess 52 that allows the hole 27 and the hole 50 to communicate with each other are formed. The recess 51 forms a flow path that connects the hydrogen supply manifold formed by the hole 22 and the gas flow path (hydrogen flow path) in the single cell 10 to the anode side separator plate 15. Further, the recess 52 forms a flow path that connects the anode off-gas discharge manifold constituted by the hole 27 and the gas flow path (hydrogen flow path) in the single cell 10 with the anode-side separator plate 15. To do.

図６は、樹脂フレーム１４の概略構成を示す説明図である。図６では、カソード側セパレータプレート１６のガス流路面と接する側から見た平面図を示した。樹脂フレーム１４には、中央部に、樹脂フレーム１３の穴部５０と重なる同様の形状の穴部５３が形成されている。また、樹脂フレーム１４では、穴部２３と穴部５３とを連通させる凹部５５と、穴部２６と穴部５３とを連通させる凹部５４とが形成されている。凹部５５は、カソード側セパレータプレート１６との間で、穴部２３により形成されるカソードオフガス排出マニホールドと、単セル１０内のガス流路（空気流路）とを接続する流路を形成する。また、凹部５４は、カソード側セパレータプレート１６との間で、穴部２６により構成される空気供給マニホールドと、単セル１０内のガス流路（空気流路）とを接続する流路を形成する。   FIG. 6 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the resin frame 14. In FIG. 6, the top view seen from the side which contact | connects the gas flow-path surface of the cathode side separator plate 16 was shown. The resin frame 14 is formed with a hole 53 having a similar shape overlapping the hole 50 of the resin frame 13 at the center. In the resin frame 14, a recess 55 that allows the hole 23 and the hole 53 to communicate with each other and a recess 54 that allows the hole 26 and the hole 53 to communicate with each other are formed. The recess 55 forms a flow path connecting the cathode off-gas discharge manifold formed by the hole 23 and the gas flow path (air flow path) in the single cell 10 with the cathode-side separator plate 16. Further, the recess 54 forms a flow path that connects the air supply manifold constituted by the hole 26 and the gas flow path (air flow path) in the single cell 10 with the cathode-side separator plate 16. .

これらの樹脂フレーム１３，１４は、絶縁性の樹脂によって形成されており、樹脂フレーム１３、１４によって膜電極ガス拡散層接合体１２を狭持することで、膜電極ガス拡散層接合体１２の両面間で、絶縁性が確保されている。また、樹脂フレーム１３は、所定の高さの凹凸を有するアノード側セパレータプレート１５と膜電極ガス拡散層接合体１２との間に配置されて、上記凹凸に対応する距離を、アノード側セパレータプレート１５と膜電極ガス拡散層接合体１２との間で確保するためのスペーサとしての役割を果たしている。このことは、樹脂フレーム１４についても同様である。   These resin frames 13 and 14 are formed of an insulating resin. By sandwiching the membrane electrode gas diffusion layer assembly 12 by the resin frames 13 and 14, both surfaces of the membrane electrode gas diffusion layer assembly 12 are provided. Insulation is ensured. The resin frame 13 is disposed between the anode-side separator plate 15 having a predetermined height of irregularities and the membrane electrode gas diffusion layer assembly 12, and a distance corresponding to the irregularities is set to the anode-side separator plate 15. And plays a role as a spacer for securing the membrane electrode gas diffusion layer assembly 12. The same applies to the resin frame 14.

燃料電池を組み立てる際には、アノード側セパレータプレート１５と樹脂フレーム１３とを、これらの間に接着剤などからなるシール材（図示せず）を介して重ね合わせる。また、同様にして、カソード側セパレータプレート１６と樹脂フレーム１４とを、これらの間に接着剤などからなるシール材（図示せず）を介して重ね合わせる。その後、膜電極ガス拡散層接合体１２を、樹脂フレーム１３、１４によって挟持して、接着剤などからなるシール材（図示せず）を介して貼り合わせることで、単セル１０を完成させる。なお、膜電極ガス拡散層接合体１２と樹脂フレーム１３、１４とを貼り合わせる際には、樹脂フレーム１３の穴部５０、および、樹脂フレーム１４の穴部５３を、膜電極ガス拡散層接合体１２が覆うように、各部材を配置する。このようにして作製した単セル１０を、各単セル１０間に接着剤などからなるシール材１７（図２参照）を配置しながら所定数積層することにより、燃料電池スタックを作製することができる。上記のように各部材間にシール材を設けることで、単セル１０内のガス流路、および、各種マニホールドにおけるシール性が確保されている。   When assembling the fuel cell, the anode side separator plate 15 and the resin frame 13 are overlapped with each other via a sealing material (not shown) made of an adhesive or the like. Similarly, the cathode separator plate 16 and the resin frame 14 are overlapped with each other via a sealing material (not shown) made of an adhesive or the like. Thereafter, the unit cell 10 is completed by sandwiching the membrane electrode gas diffusion layer assembly 12 between the resin frames 13 and 14 and bonding them together via a sealing material (not shown) made of an adhesive or the like. When the membrane electrode gas diffusion layer assembly 12 and the resin frames 13 and 14 are bonded together, the hole 50 of the resin frame 13 and the hole 53 of the resin frame 14 are connected to the membrane electrode gas diffusion layer assembly. Each member is arrange | positioned so that 12 may cover. A fuel cell stack can be manufactured by stacking a predetermined number of the single cells 10 thus manufactured while disposing a sealing material 17 (see FIG. 2) made of an adhesive or the like between the single cells 10. . By providing the sealing material between the members as described above, the gas flow path in the single cell 10 and the sealing performance in various manifolds are ensured.

また、このように各部材を積層して燃料電池を組み立てたときには、アノード側セパレータプレート１５の分割線状凸部４０と、カソード側セパレータプレート１６の分割線状凸部６０の水平部とは、膜電極ガス拡散層接合体１２を間に介して互いに対向する。同様に、アノード側セパレータプレート１５の分割領域内線状凸部４１は、カソード側セパレータプレート１６の分割領域内線状凸部６１と対向し、アノード側セパレータプレート１５の突起部４２は、カソード側セパレータプレート１６の突起部６２と対向する。また、アノード側セパレータプレート１５の突起部４６の頭頂部は、隣接するカソード側セパレータプレート１６の突起部６６の頭頂部と当接する。このように、対応する凸部が積層方向で互いに支持し合うことにより、燃料電池における積層体全体の剛性が確保されている。なお、図２に示した断面は、各線状凸部の長手方向に垂直な方向の断面であり、図２に示した断面図の位置は、図３（Ａ）において、２−２断面として示している。図２では、特に、樹脂フレーム１３，１４を含む燃料電池の外周部近傍の断面の様子を示している。   Further, when the fuel cell is assembled by laminating the respective members in this way, the dividing line-shaped convex part 40 of the anode-side separator plate 15 and the horizontal part of the dividing line-shaped convex part 60 of the cathode-side separator plate 16 are: The membrane electrode gas diffusion layer assembly 12 is opposed to each other with the gap therebetween. Similarly, the linear convex portion 41 in the divided area of the anode side separator plate 15 faces the linear convex portion 61 in the divided area of the cathode side separator plate 16, and the protruding portion 42 of the anode side separator plate 15 corresponds to the cathode side separator plate 15. It faces 16 protrusions 62. The top of the protrusion 46 of the anode separator plate 15 abuts the top of the protrusion 66 of the adjacent cathode separator plate 16. In this way, the corresponding protrusions support each other in the stacking direction, thereby ensuring the rigidity of the entire stack in the fuel cell. The cross section shown in FIG. 2 is a cross section in a direction perpendicular to the longitudinal direction of each linear protrusion, and the position of the cross sectional view shown in FIG. 2 is shown as 2-2 cross section in FIG. ing. FIG. 2 shows a state of a cross section in the vicinity of the outer peripheral portion of the fuel cell including the resin frames 13 and 14 in particular.

燃料電池において、穴部２２が形成する水素供給マニホールドに水素が供給されると、この水素は、各単セル１０内の水素流路に分配される。この水素流路において、水素およびアノードオフガスは、図３（Ａ）に白抜き矢印で示したように、分割領域３２では水平方向に流れつつ、全体としては鉛直方向下方へと流れる。そして、アノードオフガスは、穴部２７が形成するアノードオフガス排出マニホールドに排出される。   In the fuel cell, when hydrogen is supplied to the hydrogen supply manifold formed by the hole 22, this hydrogen is distributed to the hydrogen flow path in each unit cell 10. In this hydrogen flow path, hydrogen and anode off-gas flow horizontally in the divided region 32 as shown by white arrows in FIG. 3A, and flow downward in the vertical direction as a whole. The anode off gas is discharged to the anode off gas discharge manifold formed by the hole 27.

また、穴部２６が形成する空気供給マニホールドに空気が供給されると、この空気は、各単セル１０内の空気流路に分配される。この空気流路において、空気およびカソードオフガスは、図４（Ａ）に白抜き矢印で示したように、分割領域３２では水平方向に流れつつ、全体としては鉛直方向下方へと流れる。そして、カソードオフガスは、穴部２３が形成するカソードオフガス排出マニホールドに排出される。   Further, when air is supplied to the air supply manifold formed by the holes 26, this air is distributed to the air flow paths in each single cell 10. In this air flow path, the air and the cathode off gas flow in the vertical direction as a whole while flowing in the divided region 32 in the horizontal direction, as indicated by white arrows in FIG. The cathode off gas is discharged to the cathode off gas discharge manifold formed by the hole 23.

また、穴部２４が形成する冷媒供給マニホールドに冷媒が供給されると、この冷媒は、アノード側セパレータプレート１５とカソード側セパレータプレート１６との間に形成された冷媒流路に分配される。この冷媒流路において、冷媒は、図３（Ｂ）および図４（Ｂ）に白抜き矢印で示したように、全体として水平方向に流れる。冷媒流路を流れた冷媒は、穴部２５が形成する冷媒排出マニホールドに排出される。   Further, when the refrigerant is supplied to the refrigerant supply manifold formed by the hole portion 24, the refrigerant is distributed to the refrigerant flow path formed between the anode side separator plate 15 and the cathode side separator plate 16. In this refrigerant flow path, the refrigerant flows in the horizontal direction as a whole, as indicated by white arrows in FIGS. 3 (B) and 4 (B). The refrigerant that has flowed through the refrigerant flow path is discharged to the refrigerant discharge manifold formed by the hole 25.

なお、本実施例の燃料電池では、アノード側セパレータプレート１５、および、カソード側セパレータプレート１６において、マニホールドを形成する穴部２２〜２７の近傍に、各面に突出する複数の突起部４２，４６，６２，６６を形成した流出入領域３３および接続領域３４を設けている。このため、表裏で互いに反転する形状でありながら、折れ曲がり部を有するガス流路と、一方向に直進する冷媒流路とを、表裏で両立させることができる。すなわち、アノード側セパレータプレート１５、および、カソード側セパレータプレート１６において、互いに離間した複数の突起部を両面に設けることで、一方の面では、冷媒を一方向に導くとともに、他方の面では、ガス流れを反転させることが可能になる。   In the fuel cell of this embodiment, in the anode side separator plate 15 and the cathode side separator plate 16, a plurality of projections 42 and 46 projecting on the respective surfaces in the vicinity of the holes 22 to 27 forming the manifold. , 62, 66 are provided with an inflow / outflow region 33 and a connection region 34. For this reason, the gas flow path having a bent portion and the refrigerant flow path that goes straight in one direction can be made compatible on the front and back sides, while the shapes are reversed to each other on the front and back sides. That is, in the anode side separator plate 15 and the cathode side separator plate 16, by providing a plurality of protrusions spaced from each other on one side, the refrigerant is guided in one direction on one side and the gas on the other side. It is possible to reverse the flow.

ところで、本実施例の燃料電池では、膜電極ガス拡散層接合体１２の構成が、面内の領域ごとに異なっている。具体的には、本実施例の燃料電池では、図２に示した領域Ａ，Ｂ，Ｃごとに、膜電極ガス拡散層接合体１２の構成が異なっている。   By the way, in the fuel cell of a present Example, the structure of the membrane electrode gas diffusion layer assembly 12 differs for every area | region in a surface. Specifically, in the fuel cell of the present embodiment, the configuration of the membrane electrode gas diffusion layer assembly 12 is different for each of the regions A, B, and C shown in FIG.

ここで、領域Ａは、膜電極ガス拡散層接合体１２が、アノード側セパレータプレート１５とカソード側セパレータプレート１６とによって挟持されたときに、アノード側セパレータプレート１５、および、カソード側セパレータプレート１６における膜電極ガス拡散層接合体１２側の凸部が当接して、直接的に押圧される領域である。また、領域Ｂは、膜電極ガス拡散層接合体１２が、アノード側セパレータプレート１５とカソード側セパレータプレート１６とによって挟持されたときに、アノード側セパレータプレート１５、および、カソード側セパレータプレート１６における膜電極ガス拡散層接合体１２側の凹部と対向する領域である。換言すれば、領域Ｂは、膜電極ガス拡散層接合体１２が、アノード側セパレータプレート１５とカソード側セパレータプレート１６とによって挟持されたときに、アノード側セパレータプレート１５、および、カソード側セパレータプレート１６と当接せず、アノード側セパレータプレート１５、および、カソード側セパレータプレート１６によって直接的には押圧されない領域である。したがって、膜電極ガス拡散層接合体１２がアノード側セパレータプレート１５とカソード側セパレータプレート１６とによって挟持されたときに領域Ｂに作用する押圧力は、領域Ａに作用する押圧力よりも低い。また、領域Ｃは、膜電極ガス拡散層接合体１２の周縁の領域である。   Here, in the region A, when the membrane electrode gas diffusion layer assembly 12 is sandwiched between the anode side separator plate 15 and the cathode side separator plate 16, the region A is in the anode side separator plate 15 and the cathode side separator plate 16. This is a region where the convex part on the membrane electrode gas diffusion layer assembly 12 side comes into contact and is pressed directly. Further, the region B includes membranes on the anode side separator plate 15 and the cathode side separator plate 16 when the membrane electrode gas diffusion layer assembly 12 is sandwiched between the anode side separator plate 15 and the cathode side separator plate 16. This is a region facing the recess on the electrode gas diffusion layer assembly 12 side. In other words, the region B includes the anode-side separator plate 15 and the cathode-side separator plate 16 when the membrane electrode gas diffusion layer assembly 12 is sandwiched between the anode-side separator plate 15 and the cathode-side separator plate 16. This is a region that is not in direct contact with the anode side separator plate 15 and the cathode side separator plate 16. Therefore, the pressing force acting on the region B when the membrane electrode gas diffusion layer assembly 12 is sandwiched between the anode side separator plate 15 and the cathode side separator plate 16 is lower than the pressing force acting on the region A. The region C is a peripheral region of the membrane electrode gas diffusion layer assembly 12.

図７は、膜電極ガス拡散層接合体１２の構成を示す説明図である。図７（Ａ）に、図２に示した領域Ａにおける膜電極ガス拡散層接合体１２の断面構造を示した。また、図７（Ｂ）に、図２に示した領域Ｂにおける膜電極ガス拡散層接合体１２の断面構造を示した。また、図７（Ｃ）に、図２に示した領域Ｃにおける膜電極ガス拡散層接合体１２の断面構図を示した。   FIG. 7 is an explanatory view showing the configuration of the membrane electrode gas diffusion layer assembly 12. FIG. 7A shows a cross-sectional structure of the membrane electrode gas diffusion layer assembly 12 in the region A shown in FIG. FIG. 7B shows a cross-sectional structure of the membrane electrode gas diffusion layer assembly 12 in the region B shown in FIG. FIG. 7C shows a cross-sectional composition of the membrane electrode gas diffusion layer assembly 12 in the region C shown in FIG.

膜電極ガス拡散層接合体１２は、概ね、膜電極接合体１２０のアノード側に、アノード側ガス拡散層１２２を接合し、膜電極接合体１２０のカソード側に、カソード側ガス拡散層１２４を接合することによって作製されている。膜電極接合体１２０は、電解質膜１２０ｍの両面に、電極層として、アノード側触媒層１２０ａ、および、カソード側触媒層１２０ｃを形成してなる。   In the membrane electrode gas diffusion layer assembly 12, the anode side gas diffusion layer 122 is joined to the anode side of the membrane electrode assembly 120 and the cathode side gas diffusion layer 124 is joined to the cathode side of the membrane electrode assembly 120. It is made by doing. The membrane electrode assembly 120 is formed by forming an anode side catalyst layer 120a and a cathode side catalyst layer 120c as electrode layers on both surfaces of the electrolyte membrane 120m.

なお、本実施例の膜電極ガス拡散層接合体１２では、アノード側ガス拡散層１２２の膜電極接合体１２０側の表面に、撥水層１２２ｐが形成されている。また、カソード側ガス拡散層１２４の膜電極接合体１２０側の表面に、撥水層１２４ｐが形成されている。   In the membrane electrode gas diffusion layer assembly 12 of this example, a water repellent layer 122p is formed on the surface of the anode gas diffusion layer 122 on the membrane electrode assembly 120 side. Further, a water repellent layer 124p is formed on the surface of the cathode side gas diffusion layer 124 on the membrane electrode assembly 120 side.

また、本実施例の膜電極ガス拡散層接合体１２では、カソード側ガス拡散層１２４のサイズが、アノード側ガス拡散層１２２のサイズよりも小さい。そして、図７（Ｃ）に示したように、カソード側ガス拡散層１２４は、膜電極接合体１２０を挟んでアノード側ガス拡散層１２２と対向する領域であって、膜電極接合体１２０の面内において、アノード側ガス拡散層１２２が接合された領域よりも内側の領域に接合されている。   Further, in the membrane electrode gas diffusion layer assembly 12 of the present example, the size of the cathode side gas diffusion layer 124 is smaller than the size of the anode side gas diffusion layer 122. As shown in FIG. 7C, the cathode-side gas diffusion layer 124 is a region facing the anode-side gas diffusion layer 122 with the membrane electrode assembly 120 interposed therebetween, and is a surface of the membrane electrode assembly 120. Inside, it joins to the area | region inside the area | region where the anode side gas diffusion layer 122 was joined.

そして、領域Ａでは、膜電極ガス拡散層接合体１２は、図７（Ａ）に示したように、膜電極接合体１２０のアノード側触媒層１２０ａにアノード側ガス拡散層１２２（撥水層１２２ｐ）を接合し、膜電極接合体１２０のカソード側触媒層１２０ｃにカソード側ガス拡散層１２４（撥水層１２４ｐ）を接合した構成を有している。   In the region A, the membrane electrode gas diffusion layer assembly 12 is bonded to the anode side gas diffusion layer 122 (water repellent layer 122p) on the anode side catalyst layer 120a of the membrane electrode assembly 120, as shown in FIG. ), And the cathode gas diffusion layer 124 (water repellent layer 124p) is bonded to the cathode catalyst layer 120c of the membrane electrode assembly 120.

これに対し、領域Ｂでは、膜電極ガス拡散層接合体１２は、図７（Ｂ）に示したように、領域Ａにおける構成に加え、膜電極接合体１２０のアノード側触媒層１２０ａとアノード側ガス拡散層１２２（撥水層１２２ｐ）との間に、接合層１２６が設けられている。ただし、本実施例では、接合層１２６を設けることによるアノード側ガス拡散層１２２からアノード側触媒層１２０ａへの水素の拡散性の低下を抑制することができるように、領域Ｂの全部ではなく一部の領域に、接合層１２６が設けられるものとした。なお、本実施例では、接合層１２６は、イオン交換樹脂からなり、接合層１２６には、アノード側触媒層１２０ａとアノード側ガス拡散層１２２（撥水層１２２ｐ）との密着強度を低下させる材料（例えば、カーボン粒子等）は含まれない。   On the other hand, in the region B, as shown in FIG. 7B, the membrane electrode gas diffusion layer assembly 12 includes the anode side catalyst layer 120a and the anode side of the membrane electrode assembly 120 in addition to the configuration in the region A. A bonding layer 126 is provided between the gas diffusion layer 122 (water repellent layer 122p). However, in this example, not all of the region B but one region B can be suppressed so that the decrease in hydrogen diffusibility from the anode side gas diffusion layer 122 to the anode side catalyst layer 120a due to the provision of the bonding layer 126 can be suppressed. The bonding layer 126 is provided in the region of the part. In this embodiment, the bonding layer 126 is made of an ion exchange resin, and the bonding layer 126 is a material that decreases the adhesion strength between the anode side catalyst layer 120a and the anode side gas diffusion layer 122 (water repellent layer 122p). (For example, carbon particles) is not included.

また、領域Ｃでは、膜電極ガス拡散層接合体１２は、図７（Ｃ）に示したように、領域Ａにおける構成に加え、膜電極接合体１２０のカソード側触媒層１２０ｃとカソード側ガス拡散層１２４（撥水層１２４ｐ）との間に、接合層１２７が設けられている。膜電極接合体１２０の表面において、接合層１２７が設けられる部位に、カソード側触媒層１２０ｃが形成されないものとしてもよい。そして、この接合層１２７は、膜電極接合体１２０のカソード側の表面において、カソード側ガス拡散層１２４の周縁部と膜電極接合体１２０との間からカソード側ガス拡散層１２４が接合される領域よりも外側の領域に亘って設けられている。なお、接合層１２７は、接合層１２６と同様に、イオン交換樹脂からなり、接合層１２７には、カソード側触媒層１２０ｃとカソード側ガス拡散層１２４（撥水層１２４ｐ）との密着強度を低下させる材料（例えば、カーボン粒子等）は含まれない。   Further, in the region C, the membrane electrode gas diffusion layer assembly 12 includes the cathode side catalyst layer 120c and the cathode side gas diffusion of the membrane electrode assembly 120 in addition to the configuration in the region A as shown in FIG. A bonding layer 127 is provided between the layer 124 (water-repellent layer 124p). On the surface of the membrane electrode assembly 120, the cathode-side catalyst layer 120c may not be formed at a site where the bonding layer 127 is provided. The bonding layer 127 is a region where the cathode-side gas diffusion layer 124 is bonded from the periphery of the cathode-side gas diffusion layer 124 to the membrane-electrode assembly 120 on the cathode-side surface of the membrane-electrode assembly 120. It is provided over the outer region. Similar to the bonding layer 126, the bonding layer 127 is made of an ion exchange resin, and the bonding layer 127 reduces the adhesion strength between the cathode side catalyst layer 120c and the cathode side gas diffusion layer 124 (water repellent layer 124p). Materials to be made (for example, carbon particles) are not included.

なお、図２では、膜電極ガス拡散層接合体１２において、分割領域３２と対向する領域について、領域Ａ，Ｂを示したが、流出入領域３３と対向する領域、および、接続領域３４と対向する領域についても同様である（図３（Ａ）参照）。すなわち、膜電極ガス拡散層接合体１２において、流出入領域３３と対向する領域、および、接続領域３４と対向する領域では、アノード側セパレータプレート１５の突起部４２、および、カソード側セパレータプレート１６の突起部６２と当接する領域が領域Ａとなり、これらと当接しない領域が領域Ｂとなる。そして、膜電極ガス拡散層接合体１２において、これらの領域Ｂにも、図７（Ｂ）に示したように、接合層１２６が設けられる。   In FIG. 2, in the membrane electrode gas diffusion layer assembly 12, the regions A and B are shown for the region facing the divided region 32, but the region facing the inflow / outflow region 33 and the region facing the connection region 34. The same applies to the region to be used (see FIG. 3A). That is, in the membrane electrode gas diffusion layer assembly 12, in the region facing the inflow / outflow region 33 and the region facing the connection region 34, the protrusion 42 of the anode side separator plate 15 and the cathode side separator plate 16 A region that comes into contact with the protrusion 62 is a region A, and a region that does not come into contact with these is a region B. In the membrane electrode gas diffusion layer assembly 12, the bonding layer 126 is also provided in these regions B as shown in FIG.

上述した膜電極ガス拡散層接合体１２は、例えば、以下の製造工程によって製造される。図８は、膜電極ガス拡散層接合体１２の製造工程を示す説明図である。   The membrane electrode gas diffusion layer assembly 12 described above is manufactured, for example, by the following manufacturing process. FIG. 8 is an explanatory view showing a manufacturing process of the membrane electrode gas diffusion layer assembly 12.

まず、膜電極接合体１２０を作製する（ステップＳ１００）。この膜電極接合体１２０は、先に説明したように、電解質膜１２０ｍの両面に、触媒ペーストを塗布し、電極層として、アノード側触媒層１２０ａ、および、カソード側触媒層１２０ｃを形成することによって作製される。   First, the membrane electrode assembly 120 is produced (step S100). As described above, the membrane electrode assembly 120 is formed by applying the catalyst paste on both surfaces of the electrolyte membrane 120m and forming the anode side catalyst layer 120a and the cathode side catalyst layer 120c as electrode layers. Produced.

次に、膜電極接合体１２０上の所望の部位に、接合層を積層する（ステップＳ１１０）。本実施例では、膜電極接合体１２０の領域Ｂ，Ｃに対応する部位に、それぞれ、接合層１２６，１２７として、イオン交換樹脂であるナフィオン（登録商標）からなる厚さが１０（μｍ）のフィルムを貼り付けるものとした。このフィルムの厚さは、例えば、アノード側ガス拡散層１２２（１２２ｐ）の膜電極接合体１２０側の表面のうねりの高さに基づいて、設定される。アノード側ガス拡散層１２２（１２２ｐ）の膜電極接合体１２０側の表面のうねりの高さとフィルムの厚さとをほぼ等しい値とすることによって、後のステップＳ１２０でホットプレス接合を行ったときに、フィルムが軟化・変形して上記うねりを吸収し、膜電極ガス拡散層接合体１２の厚さの均一化をはかることができる。   Next, a bonding layer is stacked at a desired site on the membrane electrode assembly 120 (step S110). In this example, the thicknesses of 10 (μm) made of Nafion (registered trademark), which is an ion exchange resin, are formed as bonding layers 126 and 127 at the portions corresponding to the regions B and C of the membrane electrode assembly 120, respectively. A film was attached. The thickness of this film is set based on, for example, the height of the undulation on the surface of the anode side gas diffusion layer 122 (122p) on the membrane electrode assembly 120 side. By making the undulation height of the surface of the anode-side gas diffusion layer 122 (122p) on the side of the membrane electrode assembly 120 and the thickness of the film substantially equal to each other, The film is softened and deformed to absorb the waviness, and the thickness of the membrane electrode gas diffusion layer assembly 12 can be made uniform.

そして、接合層が積層された膜電極接合体１２０に、アノード側ガス拡散層１２２、および、カソード側ガス拡散層１２４を、ホットプレス接合する（ステップＳ１２０）。本実施例では、このホットプレス接合を、７０（℃）で行うものとした。以上の製造工程によって、膜電極ガス拡散層接合体１２は完成する。   Then, the anode-side gas diffusion layer 122 and the cathode-side gas diffusion layer 124 are hot-press bonded to the membrane electrode assembly 120 in which the bonding layers are stacked (step S120). In this example, this hot press bonding was performed at 70 (° C.). The membrane electrode gas diffusion layer assembly 12 is completed by the above manufacturing process.

本実施例の燃料電池の効果について説明する。膜電極ガス拡散層接合体の全面が図７（Ａ）に示した構成を有する、すなわち、膜電極ガス拡散層接合体が、膜電極ガス拡散層接合体１２における接合層１２６を備えない燃料電池では、膜電極ガス拡散層接合体において、アノード側セパレータプレート１５、および、カソード側セパレータプレート１６によって挟持されたときに作用する押圧力が領域Ａよりも低い領域Ｂでは（図２参照）、膜電極接合体１２０のアノード側触媒層１２０ａとアノード側ガス拡散層１２２（撥水層１２２ｐ）との密着強度は、領域Ａにおけるアノード側触媒層１２０ａとアノード側ガス拡散層１２２（撥水層１２２ｐ）との密着強度よりも低くなる。これに対し、本実施例の燃料電池では、領域Ｂに接合層１２６を設けることによって、膜電極接合体１２０のアノード側触媒層１２０ａとアノード側ガス拡散層１２２との密着強度を向上させることができる。なお、領域Ａでは、接合層１２６を設けなくても、上記押圧力によって、十分に高い密着強度を得ることができる。また、本実施例の燃料電池では、接合層１２６がイオン交換樹脂からなり、接合層１２６には、アノード側触媒層１２０ａとアノード側ガス拡散層１２２（撥水層１２２ｐ）との密着強度を低下させる材料（例えば、カーボン粒子等）が含まれない。したがって、接合層１２６にアノード側触媒層１２０ａとアノード側ガス拡散層１２２（撥水層１２２ｐ）との密着強度を低下させる材料が含まれる場合よりも、アノード側触媒層１２０ａとアノード側ガス拡散層１２２（撥水層１２２ｐ）との密着強度を向上させることができる。そして、本実施例の燃料電池によって、膜電極接合体１２０の耐久性を向上させることができる。   The effect of the fuel cell of the present embodiment will be described. The entire surface of the membrane electrode gas diffusion layer assembly has the configuration shown in FIG. 7A. That is, the membrane electrode gas diffusion layer assembly does not include the bonding layer 126 in the membrane electrode gas diffusion layer assembly 12. In the membrane electrode gas diffusion layer assembly, in the region B where the pressing force acting when sandwiched between the anode side separator plate 15 and the cathode side separator plate 16 is lower than the region A (see FIG. 2), the membrane The adhesion strength between the anode side catalyst layer 120a and the anode side gas diffusion layer 122 (water repellent layer 122p) of the electrode assembly 120 is such that the anode side catalyst layer 120a and anode side gas diffusion layer 122 (water repellent layer 122p) in the region A And lower than the adhesion strength. On the other hand, in the fuel cell of the present embodiment, by providing the bonding layer 126 in the region B, the adhesion strength between the anode side catalyst layer 120a and the anode side gas diffusion layer 122 of the membrane electrode assembly 120 can be improved. it can. Note that in the region A, a sufficiently high adhesion strength can be obtained by the pressing force without providing the bonding layer 126. Further, in the fuel cell of this example, the bonding layer 126 is made of an ion exchange resin, and the bonding layer 126 reduces the adhesion strength between the anode side catalyst layer 120a and the anode side gas diffusion layer 122 (water repellent layer 122p). The material to be used (for example, carbon particles) is not included. Accordingly, the anode-side catalyst layer 120a and the anode-side gas diffusion layer are more than the case where the bonding layer 126 includes a material that decreases the adhesion strength between the anode-side catalyst layer 120a and the anode-side gas diffusion layer 122 (water-repellent layer 122p). The adhesion strength with 122 (water repellent layer 122p) can be improved. And the durability of the membrane electrode assembly 120 can be improved by the fuel cell of a present Example.

また、一般に、膜電極接合体１２０（膜電極ガス拡散層接合体１２）において、水素の入口領域、および、空気の入口領域では、電解質膜１２０ｍが乾燥しやすい。そして、電解質膜１２０ｍが乾燥すると、プロトン伝導性が低下し、燃料電池の発電性能の低下を招く。一方、本実施例の燃料電池では、膜電極ガス拡散層接合体１２において、接合層１２６は、水素の入口領域、および、空気の入口領域、換言すれば、流出入領域３３（図３，４参照）と対向する領域に設けられている。なお、水素の入口領域と対向する領域では、アノード側に接合層１２６を設け、また、空気の入口と対向する領域では、カソード側に接合層１２６を設けるようにすることが好ましい。そして、接合層１２６は、イオン交換樹脂からなるので、比較的高い保水性を有している。したがって、本実施例の燃料電池によって、電解質膜１２０ｍの水素の入口領域、および、空気の入口領域の乾燥を抑制することができる。   In general, in the membrane electrode assembly 120 (membrane electrode gas diffusion layer assembly 12), the electrolyte membrane 120m is easily dried in the hydrogen inlet region and the air inlet region. When the electrolyte membrane 120m is dried, the proton conductivity is lowered, and the power generation performance of the fuel cell is lowered. On the other hand, in the fuel cell of the present embodiment, in the membrane electrode gas diffusion layer assembly 12, the bonding layer 126 includes the hydrogen inlet region and the air inlet region, in other words, the inflow / outflow region 33 (FIGS. 3 and 4). Reference) is provided in a region facing. Note that the bonding layer 126 is preferably provided on the anode side in the region facing the hydrogen inlet region, and the bonding layer 126 is preferably provided on the cathode side in the region facing the air inlet. And since the joining layer 126 consists of an ion exchange resin, it has comparatively high water retention. Therefore, the fuel cell of this embodiment can suppress drying of the hydrogen inlet region and the air inlet region of the electrolyte membrane 120m.

また、本実施例の燃料電池では、図７（Ｃ）に示したように、膜電極ガス拡散層接合体１２において、カソード側ガス拡散層１２４は、膜電極接合体１２０を挟んでアノード側ガス拡散層１２２と対向する領域であって、膜電極接合体１２０の面内において、アノード側ガス拡散層１２２が接合された領域よりも内側の領域に接合されている。そして、接合層１２７が、膜電極接合体１２０のカソード側の表面において、カソード側ガス拡散層１２４の周縁部と膜電極接合体１２０との間からカソード側ガス拡散層１２４が接合される領域よりも外側の領域に亘って設けられている。こうすることによって、膜電極接合体１２０からのカソード側ガス拡散層１２４の周縁部の剥離を抑制することができる。   Further, in the fuel cell of this example, as shown in FIG. 7C, in the membrane electrode gas diffusion layer assembly 12, the cathode side gas diffusion layer 124 has the anode side gas sandwiching the membrane electrode assembly 120 therebetween. The region facing the diffusion layer 122 is bonded to a region inside the region where the anode-side gas diffusion layer 122 is bonded in the plane of the membrane electrode assembly 120. Then, the bonding layer 127 is formed on the cathode side surface of the membrane electrode assembly 120 from the region where the cathode side gas diffusion layer 124 is bonded from between the peripheral portion of the cathode side gas diffusion layer 124 and the membrane electrode assembly 120. Is also provided over the outer region. By doing so, it is possible to suppress peeling of the peripheral edge portion of the cathode-side gas diffusion layer 124 from the membrane electrode assembly 120.

また、本実施例の燃料電池では、アノード側ガス拡散層１２２は、膜電極接合体１２０と接合される側の表面に、撥水層１２２ｐを備える。また、カソード側ガス拡散層１２４は、膜電極接合体１２０と接合される側の表面に、撥水層１２４ｐを備える。こうすることによって、膜電極接合体１２０からの排水性を向上させ、燃料電池におけるフラッディングを抑制することができる。   Further, in the fuel cell of this example, the anode-side gas diffusion layer 122 includes a water-repellent layer 122p on the surface to be joined to the membrane electrode assembly 120. Further, the cathode-side gas diffusion layer 124 includes a water-repellent layer 124p on the surface to be bonded to the membrane electrode assembly 120. By doing so, drainage from the membrane electrode assembly 120 can be improved, and flooding in the fuel cell can be suppressed.

Ｂ．変形例：
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。例えば、以下のような変形が可能である。 B. Variation:
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to such embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the scope of the present invention. For example, the following modifications are possible.

Ｂ１．変形例１：
上記実施例では、膜電極ガス拡散層接合体１２の領域Ｂにおいて、アノード側触媒層１２０ａとアノード側ガス拡散層１２２との間に、接合層１２６を設けるものとしたが、本発明は、これに限られない。膜電極ガス拡散層接合体１２の領域Ｂにおいて、カソード側触媒層１２０ｃとカソード側ガス拡散層１２４との間にも、接合層１２６を設けるものとしてもよい。また、膜電極ガス拡散層接合体１２の領域Ｂにおいて、アノード側触媒層１２０ａとアノード側ガス拡散層１２２との間に、接合層１２６を設ける代わりに、カソード側触媒層１２０ｃとカソード側ガス拡散層１２４との間に、接合層１２６を設けるものとしてもよい。 B1. Modification 1:
In the above embodiment, in the region B of the membrane electrode gas diffusion layer assembly 12, the bonding layer 126 is provided between the anode side catalyst layer 120a and the anode side gas diffusion layer 122. Not limited to. In the region B of the membrane electrode gas diffusion layer assembly 12, the bonding layer 126 may be provided between the cathode side catalyst layer 120 c and the cathode side gas diffusion layer 124. Further, in the region B of the membrane electrode gas diffusion layer assembly 12, instead of providing the bonding layer 126 between the anode side catalyst layer 120a and the anode side gas diffusion layer 122, the cathode side catalyst layer 120c and the cathode side gas diffusion are provided. A bonding layer 126 may be provided between the layer 124 and the layer 124.

Ｂ２．変形例２：
上記実施例では、膜電極ガス拡散層接合体１２において、分割領域３２と対向する領域、流出入領域３３と対向する領域、および、接続領域３４と対向する領域のすべてにおける領域Ｂに、接合層１２６を設けるものとしたが、本発明は、これに限られない。分割領域３２と対向する領域、流出入領域３３と対向する領域、および、接続領域３４と対向する領域の少なくとも１つにおける領域Ｂに、接合層１２６を設けるものとしてもよい。 B2. Modification 2:
In the above embodiment, in the membrane electrode gas diffusion layer assembly 12, the bonding layer is formed in the region B in all of the region facing the divided region 32, the region facing the inflow / outflow region 33, and the region facing the connection region 34. However, the present invention is not limited to this. The bonding layer 126 may be provided in the region B in at least one of the region facing the divided region 32, the region facing the inflow / outflow region 33, and the region facing the connection region 34.

Ｂ３．変形例３：
上記実施例の燃料電池において、アノード側セパレータプレート１５、および、カソード側セパレータプレート１６の形状は、図１〜４に示した形状に限られない。例えば、アノード側セパレータプレート１５、および、カソード側セパレータプレート１６には、ガス流路を形成する凹凸形状以外の凹凸形状、すなわち、ガス流路を形成しない凹凸形状が形成されるものとしてもよい。本発明は、アノード側セパレータプレート、および、カソード側セパレータプレートの形状に関わらず、膜電極ガス拡散層接合体が、ガス流路形成部材としてのアノード側セパレータプレート、および、カソード側セパレータプレートによって挟持されたときに作用する押圧力が比較的高い第１の領域と、上記押圧力が第１の領域よりも低い第２の領域と、を含み、第２の領域の少なくとも一部には、膜電極接合体とガス拡散層との間に、膜電極接合体とガス拡散層とを接合する接合層が設けられており、第１の領域には、接合層が設けられていないようにすればよい。 B3. Modification 3:
In the fuel cell of the above embodiment, the shapes of the anode side separator plate 15 and the cathode side separator plate 16 are not limited to the shapes shown in FIGS. For example, the anode-side separator plate 15 and the cathode-side separator plate 16 may be provided with a concavo-convex shape other than the concavo-convex shape forming the gas flow path, that is, a concavo-convex shape not forming the gas flow path. In the present invention, regardless of the shape of the anode side separator plate and the cathode side separator plate, the membrane electrode gas diffusion layer assembly is sandwiched between the anode side separator plate and the cathode side separator plate as gas flow path forming members. A first region having a relatively high pressing force acting when applied, and a second region having the pressing force lower than the first region, and at least a part of the second region includes a film A bonding layer for bonding the membrane electrode assembly and the gas diffusion layer is provided between the electrode assembly and the gas diffusion layer, and no bonding layer is provided in the first region. Good.

Ｂ４．変形例４：
上記実施例では、膜電極ガス拡散層接合体１２において、接合層１２６，１２７は、ナフィオン（登録商標）からなるフィルムを用いて形成するものとしたが、本発明は、これに限られない。膜電極接合体１２０の表面に、イオン交換樹脂が分散された分散溶液（アイオノマ溶液）を、ダイコーターやスプレーを用いて塗布することによって、接合層１２６，１２７を形成するようにしてもよい。この場合、分散溶液におけるイオン交換樹脂の割合は、５０重量％以上であることが好ましい。 B4. Modification 4:
In the said Example, although the joining layers 126 and 127 shall be formed using the film which consists of Nafion (trademark) in the membrane electrode gas diffusion layer assembly 12, this invention is not limited to this. The bonding layers 126 and 127 may be formed on the surface of the membrane electrode assembly 120 by applying a dispersion solution (ionomer solution) in which an ion exchange resin is dispersed using a die coater or a spray. In this case, the ratio of the ion exchange resin in the dispersion solution is preferably 50% by weight or more.

Ｂ５：変形例５：
上記実施例では、膜電極ガス拡散層接合体１２において、接合層１２６，１２７として、ナフィオン（登録商標）以外の他のイオン交換樹脂（例えば、フレミオン（登録商標））を用いるようにしてもよい。なお、接合層１２６，１２７に用いられるイオン交換樹脂は、アノード側触媒層１２０ａや、カソード側触媒層１２０ｃとの密着強度との観点から、アノード側触媒層１２０ａ、カソード側触媒層１２０ｃに含まれるイオン交換樹脂と同じ種類であることが好ましい。 B5: Modification 5:
In the above embodiment, in the membrane electrode gas diffusion layer assembly 12, ion exchange resins other than Nafion (registered trademark) (for example, Flemion (registered trademark)) may be used as the bonding layers 126 and 127. . The ion exchange resin used for the bonding layers 126 and 127 is included in the anode side catalyst layer 120a and the cathode side catalyst layer 120c from the viewpoint of adhesion strength with the anode side catalyst layer 120a and the cathode side catalyst layer 120c. The same type as the ion exchange resin is preferable.

Ｂ６．変形例６：
上記実施例では、接合層１２６，１２７は、イオン交換樹脂からなるものとしたが、本発明は、これに限られない。接合層１２６，１２７は、イオン交換樹脂の代わりに、接着性を有するゴム系の材料や、熱可塑性樹脂等、ホットプレス接合によって、膜電極接合体１２０とガス拡散層とを接合可能な材料からなるものとしてもよい。 B6. Modification 6:
In the above embodiment, the bonding layers 126 and 127 are made of an ion exchange resin, but the present invention is not limited to this. The bonding layers 126 and 127 are made of a material capable of bonding the membrane electrode assembly 120 and the gas diffusion layer by hot press bonding, such as an adhesive rubber-based material or a thermoplastic resin, instead of the ion exchange resin. It may be.

Ｂ７．変形例７：
上記実施例では、図７（Ｃ）に示したように、膜電極ガス拡散層接合体１２において、カソード側ガス拡散層１２４は、膜電極接合体１２０を挟んでアノード側ガス拡散層１２２と対向する領域であって、膜電極接合体１２０の面内において、アノード側ガス拡散層１２２が接合された領域よりも内側の領域に接合されているものとしたが、本発明は、これに限られない。例えば、膜電極ガス拡散層接合体１２において、アノード側ガス拡散層１２２が、膜電極接合体１２０を挟んでカソード側ガス拡散層１２４と対向する領域であって、膜電極接合体１２０の面内において、カソード側ガス拡散層１２４が接合された領域よりも内側の領域に接合されているものとしてもよい。この場合、接合層１２７は、膜電極接合体１２０のアノード側の表面において、アノード側ガス拡散層１２２の周縁部と膜電極接合体１２０との間からアノード側ガス拡散層１２２が接合される領域よりも外側の領域に亘って設けられる。こうすることによって、膜電極接合体１２０からのアノード側ガス拡散層１２２の周縁部の剥離を抑制することができる。 B7. Modification 7:
7C, in the membrane electrode gas diffusion layer assembly 12, the cathode side gas diffusion layer 124 faces the anode side gas diffusion layer 122 with the membrane electrode assembly 120 interposed therebetween. In the plane of the membrane electrode assembly 120, it is assumed that the region is joined to a region inside the region where the anode-side gas diffusion layer 122 is joined. However, the present invention is limited to this. Absent. For example, in the membrane electrode gas diffusion layer assembly 12, the anode side gas diffusion layer 122 is a region facing the cathode side gas diffusion layer 124 across the membrane electrode assembly 120, and is within the surface of the membrane electrode assembly 120. , The cathode side gas diffusion layer 124 may be bonded to a region inside the bonded region. In this case, the bonding layer 127 is a region on the anode side surface of the membrane electrode assembly 120 where the anode side gas diffusion layer 122 is bonded from between the peripheral portion of the anode side gas diffusion layer 122 and the membrane electrode assembly 120. It is provided over the outer region. By doing so, it is possible to suppress peeling of the peripheral edge portion of the anode-side gas diffusion layer 122 from the membrane electrode assembly 120.

１０…単セル
１２…膜電極ガス拡散層接合体
１３，１４…樹脂フレーム
１５…アノード側セパレータプレート
１６…カソード側セパレータプレート
１７…シール材
２０，２１…辺
２２〜２７…穴部
３０…発電領域
３２…分割領域
３３…流出入領域
３４…接続領域
４０，６０…分割線状凸部
４１，６１…分割領域内線状凸部
４２，４６，６２，６６…突起部
４３，４８，６３，６８…凹部
４５，６５…冷媒流線状凸部
５０，５３…穴部
５１，５２，５４，５５…凹部
１２０…膜電極接合体
１２０ｍ…電解質膜
１２０ａ…アノード側触媒層
１２０ｃ…カソード側触媒層
１２２…アノード側ガス拡散層
１２２ｐ…撥水層
１２４…カソード側ガス拡散層
１２４ｐ…撥水層
１２６，１２７…接合層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Single cell 12 ... Membrane electrode gas diffusion layer assembly 13, 14 ... Resin frame 15 ... Anode side separator plate 16 ... Cathode side separator plate 17 ... Sealing material 20, 21 ... Side 22-27 ... Hole 30 ... Power generation region 32 ... Divided area 33 ... Outflow / inflow area 34 ... Connection area 40, 60 ... Divided linear convex part 41, 61 ... Divided area linear convex part 42, 46, 62, 66 ... Protruding part 43, 48, 63, 68 ... Recess 45, 65 ... Refrigerant streamlined convex 50, 53 ... Hole 51, 52, 54, 55 ... Recess 120 ... Membrane electrode assembly 120m ... Electrolyte membrane 120a ... Anode-side catalyst layer 120c ... Cathode-side catalyst layer 122 ... Anode-side gas diffusion layer 122p ... water-repellent layer 124 ... Cathode-side gas diffusion layer 124p ... water-repellent layer 126, 127 ... bonding layer

Claims (5)

燃料電池であって、
電解質膜の両面に電極層を形成してなる膜電極接合体と、該膜電極接合体の表面に接合されたガス拡散層と、を有する膜電極ガス拡散層接合体と、
前記膜電極ガス拡散層接合体を挟持し、該膜電極ガス拡散層接合体の表面に発電に供する反応ガスが流れるガス流路を形成するガス流路形成部材と、
を備え、
前記膜電極ガス拡散層接合体は、前記ガス流路形成部材と向かい合う面内に、
第１の領域と、
前記ガス流路形成部材によって挟持されたときに作用する押圧力が前記第１の領域よりも低い第２の領域と、
を含み、
前記第２の領域の少なくとも一部には、前記膜電極接合体と前記ガス拡散層との間に、前記膜電極接合体と前記ガス拡散層とを接合する接合層が設けられ、前記第１の領域には、前記接合層が設けられていない、
燃料電池。 A fuel cell,
A membrane electrode gas diffusion layer assembly comprising: a membrane electrode assembly formed by forming electrode layers on both surfaces of the electrolyte membrane; and a gas diffusion layer bonded to the surface of the membrane electrode assembly;
A gas flow path forming member that sandwiches the membrane electrode gas diffusion layer assembly and forms a gas flow path through which a reaction gas used for power generation flows on the surface of the membrane electrode gas diffusion layer assembly;
With
The membrane electrode gas diffusion layer assembly is in a plane facing the gas flow path forming member,
A first region;
A second region having a lower pressing force than the first region when applied by the gas flow path forming member;
Including
At least a part of the second region is provided with a bonding layer that bonds the membrane electrode assembly and the gas diffusion layer between the membrane electrode assembly and the gas diffusion layer . In the region, the bonding layer is not provided ,
Fuel cell. 請求項１記載の燃料電池であって、
前記ガス流路形成部材は、前記膜電極ガス拡散層接合体と当接する側の表面に、前記ガス流路を形成する凸部および凹部であって、前記膜電極ガス拡散層接合体と当接する凸部と、前記膜電極ガス拡散層接合体と当接しない凹部と、を備え、
前記接合層は、前記第２の領域において、前記ガス流路形成部材における前記凹部と対向する領域に設けられている、
燃料電池。 The fuel cell according to claim 1, wherein
The gas flow path forming member is a convex part and a concave part that form the gas flow path on the surface in contact with the membrane electrode gas diffusion layer assembly, and is in contact with the membrane electrode gas diffusion layer assembly. A convex portion and a concave portion that does not contact the membrane electrode gas diffusion layer assembly,
The bonding layer is provided in a region facing the concave portion in the gas flow path forming member in the second region.
Fuel cell. 請求項１または２記載の燃料電池であって、
前記接合層は、イオン交換樹脂からなり、
前記第２の領域において、前記膜電極ガス拡散層接合体の外部から内部に燃料ガスが導入される入口領域、および、前記膜電極ガス拡散層接合体の外部から内部に酸化剤ガスが導入される入口領域の少なくとも一方に設けられている、
燃料電池。 The fuel cell according to claim 1 or 2,
The bonding layer is made of an ion exchange resin,
In the second region, an inlet region where fuel gas is introduced from the outside to the inside of the membrane electrode gas diffusion layer assembly, and an oxidant gas is introduced from the outside to the inside of the membrane electrode gas diffusion layer assembly. Provided in at least one of the inlet areas,
Fuel cell. 請求項１記載の燃料電池であって、
前記膜電極ガス拡散層接合体は、前記ガス拡散層として、
前記膜電極接合体のアノード側の表面に接合されたアノード側ガス拡散層と、
前記膜電極接合体のカソード側の表面に接合されたカソード側ガス拡散層と、
を有しており、
前記アノード側ガス拡散層と前記カソード側ガス拡散層とのうちの一方のガス拡散層は、前記膜電極接合体を挟んで他方のガス拡散層と対向する領域であって、前記膜電極接合体の面内において、前記他方のガス拡散層が接合された領域よりも内側の領域に接合されており、
前記接合層は、さらに、前記膜電極接合体の前記一方のガス拡散層が接合される側の表面において、前記一方のガス拡散層の周縁部と前記膜電極接合体との間から前記一方のガス拡散層が接合される領域よりも外側の領域に亘って設けられている、
燃料電池。 The fuel cell according to claim 1, wherein
The membrane electrode gas diffusion layer assembly is used as the gas diffusion layer.
An anode-side gas diffusion layer bonded to the anode-side surface of the membrane electrode assembly;
A cathode-side gas diffusion layer bonded to the cathode-side surface of the membrane electrode assembly;
Have
One gas diffusion layer of the anode side gas diffusion layer and the cathode side gas diffusion layer is a region facing the other gas diffusion layer with the membrane electrode assembly interposed therebetween, and the membrane electrode assembly In the plane of, the other gas diffusion layer is bonded to the inner region than the bonded region,
The bonding layer is further provided on the surface of the membrane electrode assembly on the side to which the one gas diffusion layer is bonded, between the peripheral edge of the one gas diffusion layer and the membrane electrode assembly. Provided over the region outside the region where the gas diffusion layer is joined,
Fuel cell. 請求項１ないし４のいずれかに記載の燃料電池であって、
前記ガス拡散層は、前記膜電極接合体と接合される側の面に、撥水層を備える、
燃料電池。 A fuel cell according to any one of claims 1 to 4,
The gas diffusion layer includes a water-repellent layer on a surface to be bonded to the membrane electrode assembly.
Fuel cell.
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